Doğadaki Mühendislik

Doğadaki Mühendislik

Karidesin 90 kiloluk kuvvetle vurduğu halde parçalanmayan yumruğu, bıçağa benzeyen kalamar gagası bilim insanlarına yeni tasarımlar için örnek oluyor.

Bir duvarı yumruklayıp durursanız elinizin ne hale gelebileceğini düşünebiliyor musunuz? Mantis karidesi 22 kalibre kurşundan daha çabuk hızlanan, 90 kiloluk kuvvetle vurabilen yumruk benzeri uzvuyla istiridye gibi canlıların kabuklarına darbe üstüne darbe indiriyor ve “yumruğuna” bir şey olmuyor!

Kaliforniya Üniversitesi’nden Doç. Dr. David Kisailus, Singapur’un Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nden Dr. Ali Miserez ve meslektaşları yaklaşık iki yıl önce Science’ta yayımlanan araştırmalarıyla, binlerce vuruş yaptığı halde parçalanmayan yumruğun yapısal sırlarını ortaya çıkarmıştı. Kaliforniya Üniversitesi kısa süre önce mantis karide

Fotoğraf: Jonathan Daniels

Fotoğraf: Jonathan Daniels

sinin uçak iskeletlerinde kullanılandan daha sağlam malzeme yapılmasına esin kaynağı olduğunu açıkladı.

Dr. Kisailus ve ekibi, yumruğun darbenin etkisine maruz kalan kalın yüzeyinin yoğun mineralden yapılmış kemik benzeri bir malzeme olduğunu, iç kısımda ise helezonik olarak düzenlenmiş, araları mineralle doldurulmuş kitin liflerden oluşan tabakalar bulunduğunu keşfetti. (Kitin, böceklerin dış iskeletinde de bulunan bir madde.) Her tabakanın bir altındaki tabakaya kıyasla biraz daha dönerek oluşturduğu bu helezonik yapının darbe kuvvetini sönümlediği belirtiliyor.

Kisailus, akademik dergi Science’a verdiği röportajda, birbirine paralel kitin liflerin yumruğun kenarlarını sardığını, bu yapının yumruğu sıkıştırıp oluşabilecek çatlakların ilerlemesini durduğunu sandıklarını ifade etti. Dr. Kisailus, “Bir boksörün yumruğunun etrafına bandaj sarması gibi” diyor. Doktor ve ekibi, yumruğun iç kısmındaki helezonik yapıyı örnek alarak kompozit malzeme üretti. Aynı tasarımlı kompozitlerin uzay-havacılık alanında, araba iskeletlerinde, zırh ve kasklarda kullanılabilineceği belirtiliyor.

Dr. Kisailus ile birlikte çalışan Dr. Ali Miserez, kalamar gagasının ilginç yapısını da araştırdı. Kalamarların vücudu yumuşak ve esnek, fakat kollarının arasında papağınınkini andıran sert, keskin bir gaga bulunuyor. Hayvanın gagası sert ve keskin ama bağlı bulunduğu doku çok yumuşak. Kaliforniya Üniversitesi’nden malzemebilimci Prof. Frank Zok şöyle söyüyor: “İşte size, jöle kıvamında bir maddeye tutturulmuş, ucu son derece sert bir kesme aleti. Sapsız bıçağı jöle kütlesine tutturup, bununla bir şeyi kesmeye çalışırsanız ne gibi sorunlarla karşılaşacağınızı hayal edebilirsiniz. Bu bıçak, en az doğranmak istenen nesneyi kestiği kadar jöleyi de keser.” Peki öyleyse kalamar gagasını kullandığında ağzının kenarındaki dokular neden yırtılmıyor?

Dr. Ali Miserez ve meslektaşlarının Science’ta yayımlanan araştırmalarına göre, gagayı oluşturan kitin, su ve proteinin oranları gaganın ucundan dibine doğru gittikçe değişiyor. Öyle ki, gaganın dibi ucundan yüz kat daha yumuşak. Gaganın analiziyle elde edilen bilgiler, mekanik açıdan uyumsuz malzemelerin birleştirilmesinde karşılaşılan problemler için yol gösterici oldu. Amerika’nın Case Western Reserve Üniversitesi’nden bilim insanları kalamar gagasının özelliklerini örnek alarak tıbbi implantlar için malzeme geliştirdi. Üniversiteden yapılan açıklamada, bu teknolojinin protez kol ve bacaklar gibi bazı tıbbi aletlerin hastalar için hem daha güvenli, hem de daha rahat olmasını sağlayabileceği ifade ediliyor.

Haber: Selcen Pirge
Atlas Temmuz 2014 / Sayı 256

Paylaş: